Краткие и пространные житийные циклы Димитрия Иоанновича иногда с изображением святого в молении, известны также в лицевых рукописях XVIII–XIX вв. В Новое время иконография святого немного изменилась под воздействием искусства барокко, например, на указанных иконах из собрания музея истории религий, в росписи западной стены церкви Димитрия Иоанновича на Крови в Угличе, в изображении начала XIX в. на внутренней стороне крышки раки святого в Архангельском соборе Кремля. Димитрий Иоаннович часто представлен в княжеской короне западноевропейского типа, в подбитой горностаевым мехом шубе, с ножом и пальмовой ветвью, иногда ветвь обвита лентой с надписью: «Праведник яко финикс процветет и яко кедр в Ливане умножится» (икона конца XVIII в. из местного ряда иконостаса Преображенского собора в Угличе). Получили распространение иконы, в которых подчёркивалась юность святого царевича за счёт уменьшения размеров его фигуры по отношению к другим персонажам: икона «Святые Василий Блаженный и царевич Димитрий» конца XVIII в. с Московским Кремлём на фоне, образ «Избранные святые в молении Иверской иконе Божией Матери» начала XIX в. (частное собрание), где святой царевич также показан вместе с Василием Блаженным (кроме них изображены Пётр Афонский, праведная Анна и мученица Татиана). Объединение образов почитаемых в Москве Василия Блаженного и Димитрия Иоанновича может объясняться также преданием о том, что святой Василий предсказал первой супруге царя Иоанна Грозного царице Анастасии Романовне рождение и мученическую смерть сына. Изображения Димитрия Иоанновича как местночтимого или патронального святого встречаются в традиционном искусстве XIX – начала XX в., например, на литых 4-створчатых складнях с сюжетами праздников; на мстёрской иконе «Ангел-хранитель, святой царевич Димитрий и равноапостольная княгиня Ольга» 1900 г. работы А.И. Суслова (частное собрание); на поле иконы «Преподобный Сергий Радонежский» 1889 г. работы палехского мастера Д.М. Корина и на единоличной иконе святого конца XIX в. (обе в собрании дома-музея Кориных в Палехе); на образе «Преподобный Сергий Радонежский, праведная Елисавета и святой царевич Димитрий» начала XX в. мастерской Николая Яковлевича Епанечникова (музей Московского Кремля) с изображением коленопреклонённых небесных покровителей великого князя Сергея Александровича, великой княгини Елисаветы Феодоровны и, по-видимому, их воспитанника великого князя Дмитрия Павловича, в нижней части – панорама Московского Кремля. Димитрий Иоаннович также был патрональным святым князя Дмитрия Михайловича Голицына – одного из устроителей московской Голицынской больницы, где в 1801 г. освятили домовую церковь во имя Димитрия Иоанновича, для которой, очевидно, тогда же была выполнена храмовая икона. К небольшим паломническим иконам относится образ Димитрия Иоанновича начала XX в. (частное собрание).